CN114152234A - 大型薄壁机匣确定加工余量的方法 - Google Patents

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CN114152234A CN202111259116.3A CN202111259116A CN114152234A CN 114152234 A CN114152234 A CN 114152234A CN 202111259116 A CN202111259116 A CN 202111259116A CN 114152234 A CN114152234 A CN 114152234A
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Abstract

本发明公开了大型薄壁机匣确定加工余量的方法，包括检验零件无瑕疵后，三坐标测量机利用测量软件最佳拟合计算出A、B、C基准的最佳位置坐标以及偏移加工量，并反馈给加工单元对铸件加工，得到A、B、C基准，并以A、B、C基准检验整体铸件尺寸；本发明通过三坐标测量机的测量软件拟合计算出A、B、C基准的最佳位置坐标以及偏移加工量，确定机匣的六个自由度，机加工时可快速装夹并找正，而且能够保证加工余量，保证所有加工面都有余量，加工到测量给定值，保证尺寸满足图纸，所有加工面都有余量，省去机床找正时间，减少工人劳动强度，减少加工难度，省时省力，可靠性高。

Description

大型薄壁机匣确定加工余量的方法
技术领域
本发明涉及机匣检测技术领域，特别涉及大型薄壁机匣确定加工余量的方法。
背景技术
大型薄壁机匣尺寸数量很多，壁厚基本在2mm以下，在整个毛坯铸造过程中难度很大，极易变形，要保证100％绝对余量去加工，实际上很难，所以要求我们在保证所有尺寸公差的情况下，尽量通过协调整个工件的公差尺寸，保证机床加工余量能够完全加工出来。现有技术缺点是铸造图和成品机加图基准不一致，导致铸件符合铸件图的要求，但是按成品加工图加工，往往会出现余量不足或加工毛面的情况，造成极高的损失，其根本原因在于铸件的基准和机加的基准不统一。
发明内容
本发明的主要目的在于提供大型薄壁机匣确定加工余量的方法，可以有效解决背景技术中的问题。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：大型薄壁机匣确定加工余量的方法，包括如下步骤：
步骤一，检验零件：人工目测观察铸件外观，确认无瑕疵，并把铸件安装在三坐标测量机上；
步骤二，计算最佳位置坐标和偏移加工量：利用三坐标测量机的测量软件编制测量程序，利用测量软件最佳拟合计算出A、B、C基准的最佳位置坐标以及偏移加工量；
步骤三，加工最佳坐标：将A、B、C基准的最佳位置坐标反馈给加工单元，加工单元依次按照坐标加工，得到A、B、C基准；
步骤四，检验：按照最终的A、B、C基准检验整体铸件尺寸。
优选的，所述步骤二中三坐标测量机的测量软件测量程序步骤为：
1)在三坐标测量机上建立一个普通坐标系A1，找出一个平面、一个圆和一个角向，确定机匣位置；
2)在普通坐标系A1的基础上对需要确定加工余量的区域进行打点测量，将所有检测的点进行最佳拟合，得到坐标系A2，并设置理论中心位置；
3)通过焊接的三个基准块选取两个基准块作为角向，在A1的基础上建立坐标系A3；
4)在坐标系A3下查看理论基准孔的坐标；
5)按照坐标系A3的理论基准孔坐标去检测基准块铸件，得到的偏差值就是机床需要偏移的加工量。
优选的，所述步骤三中采用三个销杆安装在铸件上得到A面-A基准，其中两个销杆底面均设有销孔，分别作为B基准和C基准。
优选的，带有销孔的两个所述销杆分别安装在所述步骤二中坐标系A3的理论基准孔的位置。
与传统技术相比，本发明产生的有益效果是：本发明通过三坐标测量机的测量软件拟合计算出A、B、C基准的最佳位置坐标以及偏移加工量，并在机匣上新增一面两销，一面作为A面-A基准，其中两销上分别设有两个销孔，分别作为B、C基准，确定机匣的六个自由度，机加工时可快速装夹并找正，而且能够保证加工余量，保证所有加工面都有余量，无需工装直接焊接销子的定位，以单个销子自身为基准做偏移加工，加工到测量给定值，保证尺寸满足图纸，所有加工面都有余量，省去机床找正时间，减少工人劳动强度，减少加工难度，省时省力，可靠性高。
附图说明
图1为本发明的实施例2中机匣的整体结构示意图。
图中：1、机匣；2、销杆；3、销孔。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
实施例1
大型薄壁机匣确定加工余量的方法，包括如下步骤：
步骤一，检验零件：人工目测观察铸件外观，确认无瑕疵，并把铸件安装在三坐标测量机上；
步骤二，计算最佳位置坐标和偏移加工量：利用三坐标测量机的测量软件编制测量程序，利用测量软件最佳拟合计算出A、B、C基准的最佳位置坐标以及偏移加工量；
步骤三，加工最佳坐标：将A、B、C基准的最佳位置坐标反馈给加工单元，加工单元依次按照坐标加工，得到A、B、C基准；
步骤四，检验：按照最终的A、B、C基准检验整体铸件尺寸。
本实施例中，所述步骤二中三坐标测量机的测量软件测量程序步骤为：
1)在三坐标测量机上建立一个普通坐标系A1，找出一个平面、一个圆和一个角向，确定机匣位置；
2)在普通坐标系A1的基础上对需要确定加工余量的区域进行打点测量，将所有检测的点进行最佳拟合，得到坐标系A2，并设置理论中心位置；
3)通过焊接的三个基准块选取两个基准块作为角向，在A1的基础上建立坐标系A3；
4)在坐标系A3下查看理论基准孔的坐标；
5)按照坐标系A3的理论基准孔坐标去检测基准块铸件，得到的偏差值就是机床需要偏移的加工量。
本实施例中，所述步骤三中采用三个销杆安装在铸件上得到A面-A基准，其中两个销杆底面均设有销孔，分别作为B基准和C基准。
本实施例中，带有销孔的两个所述销杆分别安装在所述步骤二中坐标系A3的理论基准孔的位置。
实施例2
如图1所示，该款机匣为飞机上的零件，直径∮840mm，单个支板长度150mm，壁厚1.7mm，整个制造过程中尺寸特别容易变形，尺寸数量多公差要求高，结构复杂，要保证一次加工合格难度系数高。
大型薄壁机匣确定加工余量的方法，包括如下步骤：
步骤一，检验零件：人工目测观察机匣外观，确认无瑕疵，并把机匣安装在三坐标测量机上；
步骤二，计算最佳位置坐标和偏移加工量：利用三坐标测量机的测量软件编制测量程序，利用测量软件最佳拟合计算出A、B、C基准的最佳位置坐标以及偏移加工量；
具体操作步骤为：
1)在三坐标测量机上建立一个普通坐标系A1，找出一个平面、一个圆和一个角向，确定机匣位置；
点1＝特征/触测/矢量点/默认,极坐标
理论值/<6.35,150,246.525>,<0,0,1>
实际值
/<62.03748,58.1319,-51.00013>,<0.0013447,0.0019265,0.9999972>
目标值/<6.35,150,246.525>,<0,0,1>
显示特征参数＝否
显示相关参数＝否
点2＝特征/触测/矢量点/默认,极坐标
理论值/<6.35,30,246.525>,<0,0,1>
实际值
/<68.4811,50.29031,-51.01492>,<0.0013447,0.0019265,0.9999972>
目标值/<6.35,30,246.525>,<0,0,1>
显示特征参数＝否
显示相关参数＝否
点3＝特征/触测/矢量点/默认,直角坐标
理论值/<0,-6.35,246.525>,<0,0,1>
实际值
/<38.24955,43.159,-50.98917>,<0.0013447,0.0019265,0.9999972>
目标值/<0,-6.35,246.525>,<0,0,1>
显示特征参数＝否
显示相关参数＝否
移动/增量,<0,0,6>
移动/增量,<-2,16.5,0>
点4＝特征/触测/矢量点/默认,直角坐标
理论值
/<-0.22473,11.58444,250.78897>,<-0.9845806,0.1497176,0.0904751>
实际值
/<38.03409,61.10381,-46.76273>,<-0.9843673,0.1502847,0.0918453>
目标值
/<-0.22473,11.58444,250.78897>,<-0.9845806,0.1497176,0.0904751>
显示特征参数＝否
显示相关参数＝否
移动/增量,<0,0,1.4>
移动/增量,<2,0,0>
点5＝特征/触测/矢量点/默认,直角坐标
理论值
/<0.22473,11.58444,250.78897>,<0.9845806,0.1497176,0.0904751>
实际值
/<38.49034,61.10346,-46.76358>,<0.9847907,0.1495663,0.0884145>
目标值
/<0.22473,11.58444,250.78897>,<0.9845806,0.1497176,0.0904751>
显示特征参数＝否
显示相关参数＝否
移动/增量,<0,0,2>
移动/增量,<0,-12,0>
点0＝特征/点，直角坐标,否
理论值/<0,11.58444,250.78897>,<0,0,1>
实际值/<38.26222,61.10363,-46.76315>,<0,0,1>
构造/点,中间,点4,点5
圆1＝特征/触测/圆/默认,直角坐标,内,最小二乘方
理论值/<0,0,246.495>,<0,0,1>,12.218
实际值
/<38.25071,49.50909,-51.00484>,<0.0013265,0.0006911,0.9999989>, 12.21762
目标值/<0,0,246.495>,<0,0,1>
起始角＝0,终止角＝360
角矢量＝<1,0,0>
方向＝逆时针
显示特征参数＝否
显示相关参数＝否
A1＝坐标系/开始,回调:启动,列表＝是
建坐标系/迭代
点目标半径＝0.01969,起始标号＝,定位公差＝0.01969,错误标号＝
测量所有特征＝始终,最大迭代＝3,找正轴＝Z轴,旋转轴＝X轴,原点轴＝Y轴
找正＝点1,点2,点3,,
旋转＝点0,圆1,,
原点＝圆1,,
坐标系/终止
2)在普通坐标系A1的基础上对需要确定加工余量的区域进行打点测量，将所有检测的点进行最佳拟合，得到坐标系A2，并设置理论中心位置；
点S1＝特征/触测/矢量点/默认,直角坐标
理论值
/<-0.16575,14.84378,-3.22024>,<-0.9823005,0.0775744,0.1704934>
实际值
/<-0.13201,14.84109,-3.22744>,<-0.9823005,0.0775744,0.1704934>
目标值
/<-0.16575,14.84378,-3.22024>,<-0.9823005,0.0775744,0.1704934>
捕捉＝否
显示特征参数＝否
显示相关参数＝是
自动移动＝否,距离＝0.3937
显示触测＝否
点S2＝特征/触测/矢量点/默认,直角坐标
理论值
/<-0.21714,13.53183,-2.92715>,<-0.9849585,0.0725373,0.156828>
实际值
/<-0.19496,13.53032,-2.93207>,<-0.9849585,0.0725373,0.156828>
目标值
/<-0.21714,13.53183,-2.92715>,<-0.9849585,0.0725373,0.156828>
捕捉＝否
显示特征参数＝否
显示相关参数＝是
自动移动＝否,距离＝0.3937
显示触测＝否
……
……
……
点S144＝特征/触测/矢量点/默认,直角坐标
理论值
/<6.16358,9.83226,-5.64187>,<0.8520336,-0.5190293,-0.0681713>
实际值
/<6.19265,9.81405,-5.64476>,<0.8520336,-0.5190293,-0.0681713>
目标值
/<6.16358,9.83226,-5.64187>,<0.8520336,-0.5190293,-0.0681713>
捕捉＝否
显示特征参数＝否
显示相关参数＝是
自动移动＝否,距离＝0.3937
显示触测＝否
移动/点,常规,<9.79576,8.39879,0.26752>
A2＝坐标系/开始,回调:A1,列表＝是
建坐标系/最佳拟合3D,最小二乘方,创建权重＝否,旋转和平移,使用缩放比例＝ 否,0.02266,-0.02706,0.00198,0.01283,0.06269,0.03297
ITERATEANDREPIERCECAD＝是,TOLERANCE＝1000,MAX
ITERATIONS＝100
偏差阈值＝0.0003937
显示所有输入＝否,显示所有参数＝否
坐标系/终止
FA＝一般/点,从属,直角坐标,$
标称值/XYZ,<0,9.95,0>,$
测定值/XYZ,<0,9.95,0>,$
标称值/IJK,<0,0,1>,$
测定值/IJK,<0,0,1>
FB＝一般/点,从属,直角坐标,$
标称值/XYZ,<-8.61701,-4.97498,0>,$
测定值/XYZ,<-8.617,-4.975,0>,$
标称值/IJK,<0,0,1>,$
测定值/IJK,<0,0,1>
FC＝一般/点,从属,直角坐标,$
标称值/XYZ,<8.61699,-4.97502,0>,$
测定值/XYZ,<8.617,-4.975,0>,$
标称值/IJK,<0,0,1>,$
测定值/IJK,<0,0,1>
3)通过焊接的三个基准块选取两个基准块作为角向，在A1的基础上建立坐标系A3；
圆2＝特征/触测/圆/默认,直角坐标,外,最小二乘方
理论值/<0,9.95,0>,<0,0,1>,0.75,0
实际值
/<0.00949,9.94929,0.00733>,<0.000797,-0.0016441,0.9999983>,0.75014,0
目标值/<0,9.95,0>,<0,0,1>
起始角＝0,终止角＝360
角矢量＝<1,0,0>
方向＝逆时针
显示特征参数＝否
显示相关参数＝否
圆3＝特征/触测/圆/默认,直角坐标,外,最小二乘方
理论值/<-8.617,-4.975,0>,<0,0,1>,0.75,0
实际值
/<-8.61495,-4.97013,0.01218>,<0.0005148,0.000077,0.9999999>,0.75064,0
目标值/<-8.61695,-4.975,0>,<0,0,1>
起始角＝0,终止角＝360
角矢量＝<1,0,0>
方向＝逆时针
显示特征参数＝否
显示相关参数＝否
圆4＝特征/触测/圆/默认,直角坐标,外,最小二乘方
理论值/<8.617,-4.975,0>,<0,0,1>,0.75,0
实际值
/<8.61741,-4.97522,0.00756>,<0.0000505,-0.0007193,0.9999997>,0.7503,0
目标值/<8.617,-4.975,0>,<0,0,1>
起始角＝0,终止角＝360
角矢量＝<1,0,0>
方向＝逆时针
显示特征参数＝否
显示相关参数＝否
直线D1＝特征/直线，直角坐标,非定界,否
理论值/<-8.617,-4.975,0>,<0.5000021,0.8660242,0>
实际值
/<-8.61495,-4.97013,0.00976>,<0.5004659,0.8657563,0>
构造/直线,最佳拟合,2D,圆3,圆2,,
局外层_移除/关,3
过滤器/关,波长＝0
A3＝坐标系/开始,回调:A2,列表＝是
建坐标系/旋转,Y正,至,直线D1,关于,Z正
建坐标系/旋转偏置,30,关于,Z正
坐标系/终止
4)在坐标系A3下查看理论基准孔的坐标；
DIM位置203_1＝点的位置FA标准差＝0.00000单位＝英寸,$
图示＝关文本＝关倍率＝10.00输出＝统计半角＝否
AX NOMINAL +TOL -TOL MEAS DEV OUTTOL MAX MIN
X -0.00002 0.00200 -0.00200 -0.00535 -0.00533
0.00333 -0.00535 -0.00535<--------
Y 9.95000 0.00200 -0.00200 9.95000 0.00000
0.00000 9.95000 9.95000----#----
Z 0.00000 0.00200 -0.00200 0.00000 0.00000
0.00000 0.00000 0.00000----#----
终止尺寸位置203 _1AX NOMINAL +TOL -TOL MEAS DEV OUTTOL MAX MIN
X -0.00002 0.00200 -0.00200 -0.00535 -0.00533
0.00333 -0.00535 -0.00535<--------
Y 9.95000 0.00200 -0.00200 9.95000 0.00000
0.00000 9.95000 9.95000----#----
Z 0.00000 0.00200 -0.00200 0.00000 0.00000
0.00000 0.00000 0.00000----#----
终止尺寸位置203_1
DIM位置203_2＝点的位置FB标准差＝0.00000单位＝英寸,$
图示＝关文本＝关倍率＝10.00输出＝统计半角＝否
AX NOMINAL+TOL-TOL MEAS DEV OUTTOLMAX MIN
X-8.61700 0.00200 -0.00200 -8.61432 0.00268
0.00068 -8.61432 -8.61432-------->
Y -4.97500 0.00200 -0.00200 -4.97964 -0.00464
0.00264 -4.97964 -4.97964<--------
Z 0.00000 0.00200 -0.00200 0.00000 0.00000
0.00000 0.00000 0.00000----#----
终止尺寸位置203_2
DIM位置203_3＝点的位置FC标准差＝0.00000单位＝英寸,$
图示＝关文本＝关倍率＝10.00输出＝统计半角＝否
AX NOMINA L+TOL -TOL MEAS DEV OUTTOLMAX MIN
X 8.61700 0.00200 -0.00200 8.61968 0.00268
0.00068 8.61968 8.61968-------->
Y -4.97500 0.00200 -0.00200 -4.97036 0.00464
0.00264 -4.97036 -4.97036-------->
Z 0.00000 0.00200 -0.00200 0.00000 0.00000
0.00000 0.00000 0.00000----#----
终止尺寸位置203_3
5)按照坐标系A3的理论基准孔坐标去检测基准块铸件，得到的偏差值就是机床需要偏移的加工量。
圆A＝特征/触测/圆/默认,直角坐标,外,最小二乘方
理论值/<V7,V8,V9>,<0,0,1>,0.502,0
实际值
/<-0.00455,9.95201,0.00712>,<-0.0000644,-0.0000519,1>,0.50246,0
目标值/<V7,V8,V9>,<0,0,1>
起始角＝0,终止角＝360
角矢量＝<1,0.0000024,0>
方向＝逆时针
显示特征参数＝否
显示相关参数＝否
赋值/V1＝圆A.X
赋值/V2＝圆A.Y
圆B＝特征/触测/圆/默认,直角坐标,外,最小二乘方
理论值/<V10,V11,V12>,<0,0,1>,0.502,0
实际值
/<-8.61449,-4.97706,0.01221>,<0.0004918,0.0000184,0.9999999>,0.52738, 0
目标值/<V10,V11,V12>,<0,0,1>
起始角＝0,终止角＝360
角矢量＝<1,0,0>
方向＝逆时针
显示特征参数＝否
显示相关参数＝否
赋值/V3＝圆B.X
赋值/V4＝圆B.Y
圆C＝特征/触测/圆/默认,直角坐标,外,最小二乘方
理论值/<V13,V14,V15>,<0,0,1>,0.75,0
实际值
/<8.61964,-4.97016,0.00762>,<0.0000601,-0.0005913,0.9999998>,0.75034, 0
目标值/<V13,V14,V15>,<0,0,1>
起始角＝0,终止角＝360
角矢量＝<1,0.0000024,0>
方向＝逆时针
显示特征参数＝否
显示相关参数＝否
步骤三，加工最佳坐标：将A、B、C基准的最佳位置坐标反馈给加工单元，加工单元依次按照坐标加工，采用三个销杆固定在A基准上，得到A面-A基准，并在坐标系A3的理论基准值位置上安装的销杆端面开设销孔，分别作为B基准和C基准，最后得到A、B、C基准；
步骤四，检验：按照最终的A、B、C基准检验整体机匣尺寸。
采用在机匣上新增一面两销，一面作为A面-A基准，其中两销上分别设有两个销孔，分别作为B、C基准，这样机匣的6个自由度就固定住了，机器加工时也采用一面两销，可快速装夹并找正，而且能够保证加工余量，一面两销通过三坐标测量机软件计算出整个铸件的最佳余量，保证所有加工面都有余量，无需工装直接焊接销子的定位，按照三坐标测量机软件测量给定的值以单个销子自身为基准做偏移加工，加工到三坐标测量机软件测量给定的值，保证尺寸满足图纸，所有加工面都有余量。在机匣交付时，在机匣上确定三个销杆和两个销孔，在加工时，直接利用两个销孔定位安装在机床上，不需要在机床上找正，省去机床找正时间，减少工人劳动强度，减少加工难度，安装三坐标测量机器的测量软件自行推算，不需要人工推算，省时省力，经过多次试验和验证，可以在三轴联动机床和五轴联动机床上一次性加工到位，一致性好可靠性高。
以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。

Claims (4)

1.大型薄壁机匣确定加工余量的方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一，检验零件：人工目测观察铸件外观，确认无瑕疵，并把铸件安装在三坐标测量机上；
步骤二，计算最佳位置坐标和偏移加工量：利用三坐标测量机的测量软件编制测量程序，利用测量软件最佳拟合计算出A、B、C基准的最佳位置坐标以及偏移加工量；
步骤三，加工最佳坐标：将A、B、C基准的最佳位置坐标反馈给加工单元，加工单元依次按照坐标加工，得到A、B、C基准；
步骤四，检验：按照最终的A、B、C基准检验整体铸件尺寸。
2.根据权利要求1所述的大型薄壁机匣确定加工余量的方法，其特征在于：所述步骤二中三坐标测量机的测量软件测量程序步骤为：
1)在三坐标测量机上建立一个普通坐标系A1，找出一个平面、一个圆和一个角向，确定机匣位置；
2)在普通坐标系A1的基础上对需要确定加工余量的区域进行打点测量，将所有检测的点进行最佳拟合，得到坐标系A2，并设置理论中心位置；
3)通过焊接的三个基准块选取两个基准块作为角向，在A1的基础上建立坐标系A3；
4)在坐标系A3下查看理论基准孔的坐标；
5)按照坐标系A3的理论基准孔坐标去检测基准块铸件，得到的偏差值就是机床需要偏移的加工量。
3.根据权利要求2所述的大型薄壁机匣确定加工余量的方法，其特征在于：所述步骤三中采用三个销杆安装在铸件上得到A面-A基准，其中两个销杆底面均设有销孔，分别作为B基准和C基准。
4.根据权利要求3所述的大型薄壁机匣确定加工余量的方法，其特征在于：带有销孔的两个所述销杆分别安装在所述步骤二中坐标系A3的理论基准孔的位置。
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